JP7237020B2 - フレキシブル抵抗器 - Google Patents

Description

この発明は、抵抗器に関し、特に、フレキシブル抵抗器、その製造プロセスおよび抵抗器を備えたタンクに関する。

タンク内に含まれる液体を加熱する必要がしばしばある。「水注入」技術のような、自動車分野における、新しい燃費節約と汚染対策技術は、水または水溶液を含むタンクの使用を含む。、そのような技術的解法は、水の温度が０℃に到達するか、または水溶液が提供された場合に、後者がより低い温度に到達した場合に、問題があることを暗示する。

そのような温度において、液体は、凍結し、自動車内のシステムの動作に必要であるため、迅速かつ正確な量で解凍する必要がある。過度の電力集中を伴うシステムは、大量の凍結した塊、例えば、氷を解凍するために使用することはできない。なぜならば、過度の加熱は、氷が直接気相に移行するからである。気層は、氷の残りの部分の効果的な解凍ができないことを意味する。さらに、システムは、液体を必要とし、気体ではないので、システム自体を傷つける可能性がある。それゆえ、液体、特に、タンク内の凍結した液体を迅速かつ確実に加熱することができる必要がある。

この発明の目的は、タンク内に含まれる液体を効率よくかつ迅速に解凍することができる、抵抗器、特にフレキシブル抵抗器を提供することである。この発明の他の目的は、熱の最適な拡散を可能にする抵抗器を提供することである。この発明の他の目的は、伝導による熱の拡散をできるだけ可能にする抵抗器を提供することである。
この発明は、電気絶縁材料から作られた支持体と、電気エネルギー源に接続するように適合された、支持体に組み込まれた電気導電材料から作られた少なくとも１つのトラックと、支持体の第１の面に固定された面と、前記面に対して横方向に切断および折り曲げられフォイル部により定義される複数の翼（wings）を有する、導電材料からなるフォイルと、を備えるフレキシブル抵抗器または電気ヒーターを提供することによりこの記載から明らかになるこれらの目的およびその他の目的を達成する。

第１の態様によれば、この発明は、さらに、上記定義した少なくとも１つの抵抗器を備えたタンクを提供し、第１の面に対向する、前記支持体の第２の面は、タンクの内壁に固定され、望ましくは、前記内壁は、タンクの底壁であり、前記面に横方向に切断および折り曲げられたフォイルにより定義される、前記複数の翼の各翼は、タンクの内面に向かって延伸する。

さらなる態様によれば、この発明は、上で定義されたフレキシブル抵抗器を取得するプロセスを提供し、このプロセスは、ａ）電気導電材料からなる少なくとも１つのトラックを支持体に組み込むステップ、ｂ）フォイル面を支持体に固定するステップと、を備え、複数のフォイル部を切断し、前記面に対して横方向にフォイル部を折り曲げることにより、前記フォイルの複数の翼の提供は、ステップｂ）の前または後に実行される。

したがって、この発明による抵抗器は、有利に、フォイル、または、折り曲げられた翼を有する、熱伝導材料のシート、例えば、アルミニウムのような金属のシートを備える。抵抗器がタンクの内壁に固定されると、翼は、タンクの内側に折り曲げられる。特に、翼は、フォイルから直接切断され、解凍される塊の方向へ折り曲げられる。このように、熱は、氷体積内に最適に拡散される。この発明の抵抗器は、望ましくは、フレキシブル抵抗器である。

この発明の抵抗器はまた以下の利点を有する。
－熱は、タンク壁、例えば、底部だけではなく、凍結した流体体積内部の伝導によってできるだけ多く拡散することができる。この態様は、伝導加熱は、特に、急速解凍を達成するために、対流と放熱に関して、速度の観点から、より効率的かつ効果的であるという事実に鑑みて特に有利である。
－支持体は、熱を、熱導電性フォイルと交換するので、電気絶縁支持体について特定の電力を増加することができる。
－加熱面積はより大きくなる。
－製造プロセスの期間、不合格の数が少なくなることを意味する。
－種々の凍結および解凍サイクルにさらされる凍結流体上で動作するのに特に適合している。
－機械的応力、特に、衝撃および振動に抵抗力がある。
－自動車のバッテリに供給される電圧、例えば、約１３ボルトで動作可能である。

望ましくは、抵抗器は、互いに並列に電気的に接続されるのに適した、電気導電材料からなる複数のトラックを備える。このように、例えば、１つまたは複数の導電トラックが作動しなくても、加熱は他のトラックから得ることができる。これは、自動車の分野で使用される部品は、特に、機械的かつ熱的応力に晒されるという事実に鑑みて特に有利である。

一実施形態によれば、各翼に対して、フォイルの面の開口部が対応し、その下に電気絶縁支持体がある。他の実施形態によれば、各翼に対して、少なくとも１つのトラックのそれぞれの部分が埋め込まれたそれぞれの電気的に絶縁する支持部が取り付けられる。このようにして、熱分布はさらに改良される。この発明のさらなる特徴と利点は、好適であるが、排他的な実施形態ではない、詳細な記載の観点からより明らかになるであろう。従属請求項は、この発明の好適実施形態を記載する。この発明の記載は、非限定例により提供される、添付図面に言及する。図中の同一部は、同符号により示される。

図１は、タンクに固定された抵抗器の断面図を概略的に示す（部分的に図示される）。 図２は、タンクに固定された抵抗器の斜視図を示す（部分的に図示される）。 図３は、この発明の特定の実施形態の分解斜視図を示す。

図中に示される抵抗器１は、
－電気絶縁材料からなる支持体１０と、
－電気エネルギー源に接続するように適合した、支持体１０に埋め込まれた電気導電材料からなる少なくとも１つのトラック（track）２０と、
－支持体１０の第１の面に固定された面３１と、前記面３１に横方向に切断され折り曲げられたフォイル部により定義される複数の翼３２を有する電気導電材料からなるフォイル３０と、を備える。

抵抗器１は、実質的にヒーターであるか、または加熱素子であり、特に電気ヒーターである。典型的に、抵抗器は、フレキシブル抵抗器である。図において、抵抗器１は、後述するタンク１００と共に示される。たとえば、支持体１０は、ポリマー材料、望ましくは、シリコンからなる。代替的に、他の適切な材料は、ポリプロピレンである。

電気導電材料、または導電トラックからなる少なくとも１つのトラック２０は、例えば、アルミニウム、コンスタンタン、銅、ジャーマンシルバー、鋼鉄、インコネル、真鍮等からなる。望ましくは、伝導トラックは、アルミニウムからなる。望ましくは、伝導トラック２０は、１０乃至２００μｍ、例えば、１５乃至１５０μｍの間の厚みを有する。望ましくは、伝導トラック２０は、１つまたは複数のフォイルを備える。伝導トラック２０が接続し得る電源は、典型的に約１３ボルトの電圧で動作する、カーバッテリー（図示せず）である。バッテリとの接続は、例えば、支持体１０の外部の伝導トラック２０の端部（図示せず）により行われる。トラック２０が電流と交差すると、発熱する。この結果、支持体１０が加熱し、次に熱を、翼３２を備えるフォイル３０に伝える。

フォイル３０は、望ましくは、金属、望ましくは良好な熱伝導体であるアルミニウムからなる。フォイル３０は、支持体１０の１つの面、望ましくは支持体１０の唯１つの面に固定される。特に、面３１は、支持体１０に付着している。翼３２は、フォイル３０の一部であり、特にフォイル３０の折曲げ部である。例えば、翼３２は、望ましくは、下部のそれぞれの面部３１に対して約９０°の角度を形成する。

望ましくは、面３１の厚みは、各翼３２の厚みに等しく、望ましくはそのような厚みは、０．２ｍｍ乃至３ｍｍの値、例えば、０．３ｍｍ乃至２ｍｍの値に等しい。図示実施形態によれば、各翼３２に対してフォイル３０の面３１の開口部が対応する。電気絶縁支持体１０は、各開口部に位置する。言い換えれば、面３１は、複数の開口部を有し、各開口部は、それぞれの翼３２に関連づけられている。

代替的に、実施形態（図示せず）によれば、各翼に対して、トラック２０の対応する部分が埋め込まれる支持体１０のそれぞれの部分が固着または固定される。それゆえ、各翼３２に対して、抵抗器のそれぞれの貫通孔が対応する。抵抗器１は、単一トラック２０または複数のトラック２０を備えることができる。複数の伝導トラック２０が設けられる場合、それらは、互いに並列に電気的に接続されるように適合される。

オプションとして、すべての実施形態において、抵抗器１’は、支持体１０に埋め込まれた少なくとも１つの正の温度係数素子であって、ＰＴＣ素子とも呼ばれる、温度係数素子を備えることができる。非限定的例によって、ＰＴＣ素子は、さらなる抵抗器または抵抗素子であり得る。少なくとも１つのＰＴＣ素子５９は、トラック２０の１つまたは複数の部分と電気接触、例えば、ダイレクトに接触する。トラック２０は、電気的に少なくとも１つのＰＴＣ素子５９を電気的に供給することができる。有利なことに、ＰＴＣ素子５９の加熱の期間に、温度を自己調節する。自己調節を利用することにより、特に、少なくとも１つのＰＴＣ素子５９の温度を制御するために、専用の電子温度制御装置の使用を回避することが可能である。望ましくは、しかし、排他的ではないが、少なくとも１つのＰＴＣ素子５９は、トラック２０と支持体１０の層、望ましくは、フォイル３０が取り付けられた支持体の層との間に配置される。オプションとして、複数のＰＴＣ素子が設けられる。

図３は、複数のＰＴＣ素子５９を備える抵抗器１’の一例を示す。図３の例によれば、抵抗器１’は、２つの層１１’、１１’’、例えば、電気絶縁材料の２つのフォイルを備える。フォイル１１’、１１’’は、支持体１０を形成するように互いに固定される。抵抗器１１’は、熱伝導材料、望ましくは、アルミウム、またはアルミニウムから作られた材料から作られたフォイル３０を備える。フォイル３０は、支持体１０の１つの面に固定される。特に、フォイル３０は、層１１’の１つの面、特に、伝導トラック２０から離れた面に固定される。フォイル３０は、図１および２に示される方法と実質的に同じ方法で、前記面３１に横方向に切断され、折り曲げられたフォイルの部分により定義される、図３に図示しない複数の翼を備える。以下のものが、特に２つの層１１’と１１’’との間に構成される支持体１０に埋め込まれる。電気導電材料、例えば、銅または銅を含む電気導電材料のフォイル５１、電気絶縁材料の層５２、望ましくは、実質的に１つの面に構成された伝導トラック２０、望ましくは、相互に同一平面上の、すなわち、同じ面上に構成された、複数のＰＴＣ素子５９。

望ましくは、層１１’’、フォイル５１、層５２、伝導トラック２０、相互に同一平面のＰＴＣ素子５９、絶縁層１１’、およびフォイル３１は、相互に連続し、実質的にサンドウィッチ構造を形成し、さらに望ましくは、相互にダイレクトに連続している。望ましくは、しかし、排他的ではないが、伝導トラック２０は、複数の相互に実質的に平行なストレッチ２１を備える。望ましくは、ストレッチ２１は、実質的に、直線的である。ストレッチ２１は、望ましくは、エルボ（elbow）またはジョイント２２により一緒に結合される。望ましくは、ＰＴＣ素子５９は、相互に分離されている。望ましくは、各ＰＴＣ素子５９は、それぞれの縦軸、すなわち、ＰＴＣ素子５９の最大伸張が延伸する軸を定義する。

望ましくは、ＰＴＣ５９は、特に相互に平行であるので、それぞれの縦軸は、実質的に互いに平行に構成される。望ましくは、ＰＴＣ素子５９の縦軸は、実質的に、伝導トラック２０のストレッチ２１に実質的に垂直である。望ましくは、各ＰＴＣ素子５９は、２以上のストレッチ２１と電気的に接触する。

図は、抵抗器１を備えたタンク１００の一部を示す。特に、フォイル３０が固定される面と反対の、支持体１０の面は、タンク１００の内壁に固定される。望ましくは、タンクのそのような内壁は、その底壁である。典型的に、タンク１００の底部は、分配モジュール１０１が関連付けられた開口部を有する。流体ポンプ（図示せず）は、分配モジュール１０１に接続することができる。望ましくは、抵抗器１は、分配モジュール１０１を取り囲む。オプションとして、抵抗器１の中央部は、分配モジュールを取り囲む。この中央部は、翼を備えておらず、一方、中央部の１つの側から延伸する２つの側部は、翼３２を備えることがさらに望ましい。望ましくは、支持体１０の面、または面とタンクの内壁との間にダイレクトコンタクトがある。望ましくは、そして有利なことに、抵抗器１とタンク１００の内壁との間に完全な接着がある。タンク１００の抵抗器１への固定は、翼３２がタンク１００の内部に向かって延伸するようになされる。

コンテナはまた、２以上のフレキシブル抵抗器１を備える。望ましくは、この発明に従う、フレキシブル抵抗器１を作るプロセスは、以下のステップを備える。ａ）電気導電材料からなる少なくとも１つのトラック２０を支持体１０へ埋め込むステップ、ｂ）フォイル３０の面３１を支持体１０に固定するステップ、とを備え、複数のフォイル部を切断し、前記面３１に対して前記フォイル部を横方向に折り曲げることによりフォイル３０の複数の翼３２は、ステップｂ）の前または後に形成される。

望ましくは、ステップａ）において、電気絶縁材料の２つのシートが設けられ、その間に、すくなくとも１つの電気導電トラックが載置される。望ましくは、そのような電気絶縁材料のシートを固定する、例えば、交差結合することにより、実質的に、連続になり、すなわち、単一の素子を形成する。オプションとして、ステップｂ）において、支持体１０がシリコンから形成される場合、そのような固定は、望ましくは、支持体１０を交差結合するように、加熱手段により支持体１０とシート３０を加熱することにより得られる。

代替的に、接着手段を使用することができる。一例において、複数の翼３２がステップｂ）の前に提供される場合、以下のステップがステップａ）とステップｂ）の間に設けられる。
－切断手段によりフォイル部を切断する。
－前記フォイル部を前記第１の面（３１）に対して横方向に折り曲げ、複数の翼（３２）を得る。
－フォイル（３）を支持体１（１０）上に構成する。

他の例によれば、翼３２の提供がステップｂ）の後で行われる場合、以下のステップがステップｂ）の後に含まれる。切断手段によりフォイル部３０と支持部１０を切断する。複数の翼３２を取得するために前記フォイルと指示部を前記第１の面３１に対して横方向に折り曲げ、それにより、少なくとも１つのトラック２０のそれぞれの部位が埋め込まれるそれぞれの指示部１０が各翼に接着する。

Claims (15)

1. －電気絶縁材料からなる支持体（１０）と、
   －電気エネルギー源に接続されるように適合された、前記支持体（１０）に組み込まれた電気導電材料からなる少なくとも１つのトラック（２０）と、
   －前記支持体（１０）の第１の面に固定された面（３１）と、前記面（３１）に横方向に切断され、折り曲げられたフォイル部により定義された複数の翼（３２）を有する、電気導電材料からなるフォイル（３０）と、
   を備えた、フレキシブル抵抗器（１、１’）。
2. 互いに平行に電気的に接続されるように適合された、電気導電材料からなる複数のトラック（２０）を備えた、請求項１に記載のフレキシブル抵抗器（１、１’）。
3. 前記支持体（１０）は、シリコンからなる、請求項１または２に記載のフレキシブル抵抗器（１、１’）。
4. 前記フォイル（３０）は、金属からなる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフレキシブル抵抗器（１、１’）。
5. 前記フォイル（３０）は、アルミニウムからなる、請求項４に記載のフレキシブル抵抗器（１、１’）。
6. 前記少なくとも１つのトラック（２０）のそれぞれの部位が組み込まれる、前記支持体（１０）のそれぞれの部位は、前記複数の翼の１つまたは複数の翼に固着される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のフレキシブル抵抗器（１、１’）。
7. 前記少なくとも１つのトラック（２０）と電気的に接続される正の温度係数素子（５９）を備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のフレキシブル抵抗器（１，１’）。
8. 複数の正の温度係数素子（５９）を備えた、請求項７に記載のフレキシブル抵抗器（１，１’）。
9. 各正の温度係数素子（５９）は、前記少なくとも１つの導電トラック（２０）の２以上の部位をと電気的に接触する、請求項８に記載のフレキシブル抵抗器（１，１’）。
10. 電気導電材料フォイル（５１）及び／又は電気絶縁材料層（５２）は、前記少なくとも１つのトラック（２０）と前記支持体（１０）との間に設けられ、望ましくは、前記電気絶縁材料層（５２）は、前記少なくとも１つのトラック（２０）と電気的に接触している、請求項７乃至の９のいずれか一項に記載のフレキシブル抵抗器（１，１’）。
11. 前記第１の面とは反対の、前記支持体（１０）の第２の面は、タンク（１００）の内壁に固定され、
    前記面（３１）に横方向に切断及び折り曲げられたフォイルにより定義される、前記複数の翼（３２）の各翼は、前記タンク（１００）の内面に向かって延伸する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の少なくとも１つのフレキシブル抵抗器（１、１’）を備えたタンク（１００）。
12. 前記内壁は、前記タンクの底壁である、請求項１１に記載のタンク。
13. ａ）電気導電材料からなる少なくとも１つのトラック（２０）を支持体（１０）へ組み込むステップと、
    ｂ）フォイル（３０）の面（３１）を前記支持体（１０）へ固定するステップと、
    を備え、
    複数のフォイル部を切断し、前記フォイル部を前記面（３１）に対して、横方向に折り曲げることにより前記フォイル（３０）の前記複数の翼（３２）の提供は、ステップｂ）の前または後に実行される、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のフレキシブル抵抗器（１、１’）を取得するプロセス。
14. 前記複数の翼（３２）の提供がステップｂ）の前に実行される場合、
    －前記フォイル部を前記第１の面に対して横方向に対して折り曲げ、前記複数の翼（３２）を取得するステップと、
    －前記支持体（１０）上に前記フォイル（３０）を構成するステップと、
    が前記ステップａ）と前記ステップｂ）との間に提供される、請求項１３に記載のプロセス。
15. 前記複数の翼（３２）の前記提供は、ステップｂ）の後に実行され、
    －切断手段によりフォイル部（３０）と支持部（１０）を切断するステップと、
    －前記複数の翼（３２）を取得するために、前記フォイル部と指示部を前記第１の面に対して横方向に折り曲げ、それにより、前記少なくとも１つのトラック（２０）のそれぞれの部位が組み込まれるそれぞれの指示部が各翼に固着されるステップと、
    が前記ステップｂ）の後に設けられる、請求項１３に記載のプロセス。

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